差动放大器和运算放大器.ppt

电子技术第四章 差动放大器与 集成运算放大器模拟电路部分1第四章 差动放大器与 集成运算放大器§4.1 差动放大电路 §4.2 集成运放的内部结构及特点 §4.3 集成运放的主要性能指标2uiRC1R1T1§4.1 差动放大电路增加R2 、RE2 : 用于设置合适的Q点问题 1 :前后级Q点相互影响UCCuoRC2T2R2RE24.1.1 直接耦合电路的特殊问题3问题 2 :零点漂移前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得 当 ui 等于零时， uo不等于零uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有时会将 信号淹没4一、结构特点：结构对称4.1.2 基本型差动放大器ui1ui2uoRCR1T1RBRCR1T2RB5二、 抑制零漂的原理uo= UC1 - UC2 = 0uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0当 ui1 = ui2 =0 时：当温度变化时：+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui26三、 共模电压放大倍数AC+UCCuoui1RCR1T1RBRCR1T2RBui2共模输入信号： ui1 = ui2 = uC （大小相等，极性相同）理想情况：ui1 = ui2  uC1 = uC2  uo= 0 共模电压放大倍数：（很小，1)设uC1 =UC1 +uC1 ， uC2 =UC2 +uC2 。

因ui1 = -ui2， uC1 =-uC2  uo= uC1 - uC2= uC1- uC2 = 2uC1 差模电压放大倍数：+UCC8五、共模抑制比(CMRR)的定义例: Ad=-200Ac=0.1KCMRR=20 lg  (-200)/0.1 =66 dBCMRR — Common Mode Rejection Ratio KCMRR =KCMRR (dB) =(分贝)9一、结构为了使左右平衡，可 设置调零电位器: 4.1.3 双电源长尾式差放特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2 RE–UEE10双电源的作用：（1）使信号变化幅度加大2）IB1、IB2由负电源-UEE提供uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2 RE–UEE11二、 静态分析 温度TICIE = 2ICUEUBEIBIC1. RE的作用 设ui1 = ui2 = 0自动稳定RE 具有强负反馈作用—— 抑制温度 漂移，稳定静 态工作点uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2 RE–UEE122. Q点的计算直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2 RE–UEEIBIC1IC2IB IEIC1= IC2= IC= IB UC1= UC2= UCC－IC×RC UE1= UE2 =－IB×RB－UBE UCE1= UCE2 = UC1－UE113三、 动态分析 1. 输入信号分类(1)差模(differential mode)输入ui1 = -ui2= ud(2)共模( common mode) 输入ui1 = ui2 = uC差模电压 放大倍数:共模电压 放大倍数: 14结论：任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成 差模分量和共模分量。

注意：ui1 = uC + ud ；ui2 = uC - ud例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV则：ud = 5mV , uc = 15mV 差模分量:共模分量:15(一) 差模输入均压器RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEE16RE 对差模信号作用ui1ui2ib1 , ic1ib2 , ic2ic1 = - ic2iRE = ie1+ ie2 = 0uRE = 0 RE对差模信号不起作用RRuoui+UCCRCT1RBRCT2RBRE–UEEib2ib1ic2ic1iRE17差模信号通路T1单边微变 等效电路uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib1RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E181. 放大倍数单边差模放大倍数:uod1RBB1EC1RCib1ui1rbe1ib119若差动电路带负载RL (接在 C1 与 C2 之间), 对于差 动信号而言，RL中点电位为 0, 所以放大倍数：即：总的差动电 压放大倍数为：差模电压放大倍数:RRuodui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E20ro = 2RCri riro输入电阻：输出电阻：2. 输入输出电阻RRuoui1+UCCRCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2uod1uod2E思考题：电路去掉RB能正常工作吗？ RB的 作用是什么？ 21(二) 共模输入RE对共模信号有抑制作用（原理静态分析，即由于 RE的负反馈作用，使IE基本不变） 。

uC ic1 、 ic2 iRE 、 uRE +UCCuocRCT1RBRCT2RBRE–UEEuCuoc2 uoc1ic1 ic2iREuRE22共模信号通路:uocRCT1RBRCT2RB2REuc1uoc2 uoc1ic1 ic2uc22RE23T1单边微变等效电路RCRB2REic1uc1uc2ib1ib1ie1rbe124KCMRR  AC  0问题：负载影响共模放大倍数吗？不影响！25RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2 E+UCC4.1.4 恒流源式差放电路电路结构:IC3R2T3R1R3-UEE26rce3  1M恒流源T3 :放大区RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEEuCEIB3iCUCE3IC3QUCE3静态分析：主要分析T3管 VB3VE3 IE3 IC3 27电路改进：加入温度 补偿三极管T4（BC短 接，相当于二极管）IE4温度 IE3 温度UBE4  UB3  IE3  结论：T4稳定IE3 。

RRuoui1RCT1RBRCT2RBib2ib1ic2ic1ui2E+UCCIC3R2T3R1R3-UEET4IE3 UBE4  Q变化281. 恒流源相当于阻值很大的电阻2. 恒流源不影响差模放大倍数3. 恒流源影响共模放大倍数，使共模 放大倍数减小，从而增加共模抑制比 ，理想的恒流源相当于阻值为无穷的 电阻，所以共模抑制比是无穷恒流源的作用294.1.5 差放电路的几种接法输入端接法双端单端输出端接法双端单端双端输入双端输出：Ad = Ad1双端输入单端输出：ui1+UCCui2uo C1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE30双端输出：Ad = Ad1单端输出：对Ad而言，双端 输入与单端输入 效果是一样的ui1+UCCui2uo C1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEEib2ib1ud = 0.5ui , uc = 0双端输入：ui1 = -ui2 =0.5uiud = 0.5ui , uc = 0.5ui 单端输入：ui1 =-ui ，ui2 = 031集成电路: 将整个电路的各个元件做在同一个半导 体基片上集成电路的优点： 工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、 功耗小。

集成电路的分类： 模拟集成电路、数字集成电路； 小、中、大、超大规模集成电路；  §4.2 集成运放的内部结构及特点32集成电路内部结构的特点：1. 电路元件制作在一个芯片上，元件参数偏差方 向一致，温度均一性好2. 电阻元件由硅半导体构成，范围在几十到20千 欧，精度低高阻值电阻用三极管有源元件代 替或外接3. 几十 pF 以下的小电容用PN结的结电容构成、 大电容要外接4. 二极管一般用三极管的发射结构成33UEE+UCCu+uou–反相 输入端同相 输入端T3T4T5T1T2IS原理框图：输 入 级中 间 级输 出 级与uo反相与uo同相34对输入级的要求：尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri 尽可能大对中间级的要求：足够大的电压放大倍数对输出级的要求：主要提高带负载能力，给出足 够的输出电流io 即输出阻抗 ro小集成运放的结构（1）采用四级以上的多级放大器，输入级和第二 级一般采用差动放大器2）输入级常采用复合三极管或场效应管，以减 小输入电流，增加输入电阻3）输出级采用互补对称式射极跟随器，以进行 功率放大，提高带负载的能力35R2T3R1R3-UEE+UCCui2uoERCT1RCT2 ui1T4IC =IC1+ IC2= 1 IB + 2(1+ 1 ) IB= [1 + 2(1+ 1 ) ]IB为减小IB， 提高输入电阻，T1、T2采用复合三极管 = IC / IB= 1 + 2(1+ 1 ) 1 2 ICIBIE1 2IC1IC2IB236-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4级：互补对称射极跟随器差动放大器第2级第1级：差动放大器第3级：单管放大器–+集成运放内部结构（举例）极 性 判 断37ri 大: 几十k  几百 k运放的特点：KCMRR 很大ro 小：几十  几百A o 很大: 104  107理想运放：ri  KCMMRR  ro  0 Ao   运放符号：＋－u－u+ uo－＋ ＋u－u+uoAo国际符号国内符号38一、开环差模电压放大倍数Aod无外加反馈回路的差模放大倍数。

一般在 105  107之间理想运放的Aod为二、共模抑制比KCMMR常用分贝作单位，一般100dB以上三、差模输入电阻rid ri>1M, 有的可达100M以上四、输出电阻ro ro =几-几十§4.3 集成运放的主要性能指标39五、最大共模输入电压UIcmax 六、最大差模输入电压UIdmax 七、-3dB带宽fH运放是直流放大器， 也可放大低频信号 ，不适用于高频信号还有其他一些反映运放对成性、零漂等的参数 不再一一介绍关于集成运放的应用下面分三个章节介绍其中 运放都是作为理想运放来处理40电子技术第四章 结束模拟电路部分41。